钢屋架计算书
钢屋架设计计算书
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1 设计资料1.1 基本资料①某厂房总长度90m,纵向柱距6m,跨度L=18m,屋盖体系为无檩体系,纵向柱距6m。
②结构形式:钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度i=L/10;屋架铰接于柱上。
地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为8度,屋架下弦标高为10m;厂房内无吊车梁。
③屋盖结构为无檩体系:采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)。
荷载:屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重,以kN/m2为单位;雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.55kN/m2,不考虑施工活荷载,积灰荷载0.2kN/m21.2 荷载标准值屋面各构造层的荷载标准值:三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0.4kN/m2保温层0.4kN/m2一毡二油隔气层0.1kN/m2水泥砂浆找平层0.1kN/m2预应力混凝土屋面板 1.45kN/m22 结构形式与布置2.1屋架形式屋面材料为预应力混凝土大型屋面板,采用无檩屋盖体系,梯形钢屋架,屋面坡度i=L/10 ,L为屋架跨度。
2.2屋架尺寸的确定屋架计算跨度。
mm L l 17700300180003000=-=-=屋架端部高度取:H O =19900mm,中部高度取H=2890mm屋架高跨比:16.01770028850==l H 。
屋架跨中起拱,36500/mm l f ==。
为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽,腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式,上弦节间水平尺寸为 1.5m ,屋架几何尺寸及内力值如图所示。
15图1 18m 跨屋架几何尺寸02.279图2 18m 跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值A acege 'c 'a '+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.170+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933B C D E F G F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.0图3 18m 跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值2.3钢材和焊条的选用根据计算温度、荷载性质和连接方法,屋架刚材采用 Q345沸腾钢,要求保证屈服强度 fy 、抗拉强度 fu 、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫(S )、磷(P )、碳(C )三项化学成分的合格含量。
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钢结构屋架设计计算书.pdf 范本1:第一章:引言1.1 背景介绍1.2 目的和范围1.3 文档结构第二章:钢结构屋架设计要求2.1 技术规范和标准2.2 荷载标准和要求2.3 材料要求2.4 施工工艺要求第三章:钢结构屋架的设计计算3.1 结构分析方法3.2 静态力学模型3.3 荷载分析3.4 结构稳定性计算3.5 振动分析3.6 锚固设计3.7 连接设计3.8 阻火涂料设计3.9 耐久性设计第四章:计算结果和分析4.1 荷载计算结果4.2 结构稳定性分析结果4.3 振动分析结果4.4 锚固设计结果4.5 连接设计结果4.6 阻火涂料设计结果4.7 耐久性设计结果第五章:结论与建议5.1 设计结果总结5.2 设计风险评估5.3 建议和改进措施附件:设计图纸、规格书、施工方案法律名词及注释:1. 技术规范和标准:指相关的国家标准、行业标准以及相关的设计规范和验收标准。
2. 荷载标准和要求:指钢结构屋架设计中所考虑的建筑物自重、活载、风载、雪载等荷载的规定和要求。
3. 材料要求:指钢结构屋架设计中所使用的材料的性能指标和质量标准。
4. 施工工艺要求:指钢结构屋架施工过程中所需要遵循的工艺规范和施工要求。
范本2:第一章:引言1.1 背景介绍1.2 目的和范围1.3 文档结构第二章:钢结构屋架设计标准2.1 相关技术规范和标准2.2 地震和风荷载标准2.3 材料规格和要求2.4 施工工艺要求第三章:钢结构屋架的结构设计计算3.1 结构分析方法3.2 静力计算原理3.3 荷载计算方法3.4 结构稳定性分析3.5 振动分析3.6 锚固设计计算3.7 连接设计计算3.8 阻火涂料设计计算3.9 耐久性设计计算第四章:钢结构屋架设计计算结果4.1 荷载计算结果4.2 结构稳定性分析结果4.3 振动分析结果4.4 锚固设计计算结果4.5 连接设计计算结果4.6 阻火涂料设计计算结果4.7 耐久性设计计算结果第五章:结论与建议5.1 设计结果总结5.2 设计风险评估5.3 建议和改进措施附件:设计图纸、规格书、施工方案法律名词及注释:1. 技术规范和标准:指相关的国家标准、行业标准以及相关的设计规范和验收标准。
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1.设计资料哈尔滨市食品加工厂单层工业厂房跨度l=27m ,长度50m 。
冬季计算温度-27.1℃.房屋内无吊车。
不需地震设防。
采用1.5m ×5m 预应力混凝土大型屋面板,10cm 后泡沫混凝土保温层和卷材屋面。
雪荷载为0.452/m kN ,屋面积灰荷载为0.752/m kN 。
屋架支撑与钢筋混凝土柱上,柱截面为400mm ×400mm ,混凝土强度等级为C20.钢材选用Q235-B 。
焊条选用E-43型,手工焊。
2.屋架形式与几何尺寸屋面材料为大型屋面板,故采用无檩体系平坡梯形屋架。
屋面坡度i=1/10.屋架计算跨度mm l l 267003000=-=。
端部高度取mm H 20000=,中部高度mm H 3335=约为(l/8.0)。
屋架几何尺寸如图2-1的左半部分所示。
图2-1 屋架形式、几何尺寸及内力系数3.支撑布置图3-1 屋架及支撑布置由于房屋长度只有50m ,跨度为27m<30m ,故仅在房屋两端部设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。
其他屋架则在垂直支撑处分别与上、下弦设置三道系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余三道为柔性系杆。
4.屋架节点荷载(一)荷载计算与组合 (1)荷载标准值屋面坡度较小,故对所有荷载均按水平投影面计算(风荷载为吸力,且本例为重屋架,故不考虑):预应力混凝土大型屋面板和灌缝 2/40.1m kN冷底子油热沥青各一道 2/05.0m kN100mm 厚泡沫混凝土保温层 2/60.0m kN20mm 厚水泥砂浆找平层 2/40.0m kN 两毡三油上铺小石子 2/35.0m kN屋架和支撑自重 22/42.0/)27011.012.0(011.072.0m kN m kN l =⨯+=+永久荷载总和 2/22.3m kN屋面活荷载(大于雪荷载) 2/50.0m kN 屋面积灰荷载 2/75.0m kN荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。
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因屋架为对称结构,以下只设计了左半跨的杆件,右半跨的杆件与左半跨的相同。
(1)Aa杆
杆件轴力N=—272.302kN, 。
设 ,查表得 。取强度设计值 ,则需要的截面积:
需要回转半径:
根据需要的 、 ,查角钢型钢表,选用2∟ , , 。
按所选角钢进行验算
,满足长细比的要求。
所以 图10竖杆Aa截面
-86.319
-34.100
-182.721
-303.141
-269.040
-216.822
-303.141
GC
-4.588
-3.052
-7.640
-124.070
-82.533
-313.494
-520.098
-437.565
-396.028
-520.098
CH
-4.589
-3.052
-7.641
-124.097
,由 ,查表得 。则
截面满足要求。截面如图10所示。
(2)Bb杆
杆件轴力N=—68.688kN,
设 ,查表得 。取强度设计值 ,则需要的截面积:
需要回转半径:
根据需要的 、 ,查角钢型钢表,选用2∟ , , 。
按所选角钢进行验算
,满足长细比的要求。
图11竖杆Bb截面
所以
,由 ,查表得 。则
截面满足要求。截面如图11
-313.494
-520.098
-396.028
-437.565
-520.098
JE
-1.261
-3.192
-4.453
-34.100
-86.319
-182.721
-303.141
钢屋架计算书(参考)
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1.设计资料: 1.1 由设计任务书的已知条件:长 240m,跨度 30m,柱距 6m,采用梯形钢屋架,1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板,屋面活荷载标准值 0.7 kN / m 1.2 屋架计算跨度:
3
图 1 屋架几何轴线图
l 0 30m 2 0.15m 29.7 mm
l oy 1.507 2 1.508 4.522mm
根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦截面选用两个不等肢角钢,短肢相并。 腹杆最大内力 N=-437.65kN,查表得,中间节点板厚度选用 12mm,支座节点板厚度选用 14mm。 设 60 ,查 Q235 钢的稳定系数表,可得 0.807 (由双角钢组成的 T 型和十字形截 面均属于 b 类) ,则需要的截面积:
不利组 合 0.00 -433.55 -695.98 -823.09 -853.62 -875.23 220.82 581.97 769.84 844.47 808.49 -437.65 339.16 -286.64 210.21 -160.86 101.98 -61.22 31.80 80.61 107.86 -38.31 -19.16 -38.31 -38.31 -38.31 -57.31 0.00
y
l oy iy
2530 68.38 3.77
由于 y x ,只需求 y 。查表 y =0.760,则:
所选截面合适。 5.4 腹杆 eg-gK:
N 437650 159.96MPa 215MPa \ y A 0.760 3600
此杆在 g 节点处不断开,采用通长杆件。 最大拉力: 最大压力:
内力组合 组合② 0.00 -406.09 -646.21 -755.69 -771.95 -792.71 206.23 542.84 711.06 769.94 715.49 -411.39 316.21 -264.19 190.42 -141.61 84.80 -40.76 -4.75 80.61 107.86 -38.31 -19.16 -38.31 -38.31 -38.31 -57.32 0.00 0.00 -361.27 -585.62 -701.12 -738.91 -756.39 184.60 487.20 651.50 724.70 715.49 -363.23 284.08 -243.13 181.63 -143.10 95.70 -61.22 23.26 30.18 51.08 -29.49 -14.75 -29.49 -29.49 -29.49 -44.12 0.00 组合③ 0.00 -198.11 -306.63 -345.49 -334.67 -345.59 99.70 261.40 331.69 343.67 285.57 -202.91 152.04 -122.38 83.07 -55.32 25.08 0.18 -24.41 72.72 88.70 -22.38 -11.19 -22.38 -22.38 -22.38 -33.48 0.00 0.00 -108.16 -185.03 -235.96 -268.35 -272.69 56.29 149.71 212.14 252.88 285.57 -106.25 87.55 -80.11 65.42 -58.31 46.96 -40.89 31.80 -28.50 -25.27 -4.68 -2.34 -4.68 -4.68 -4.68 -7.00 0.00
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山东建筑大学课程设计计算说明书题目:某机加工车间设计课程:工业厂房课程设计院部:土木工程学院专业:土木工程班级:学生姓名:学号:设计期限:2012.6.25-7.6指导老师:钢屋架设计计算设计资料1.车间基本参数某公司因生产需要,拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间(设计使用寿命50年),车间建筑平面、剖面见下图。
车间采用排架结构,下部为现浇钢筋混凝土柱及独立基础,上部采用钢屋架结构,屋架与排架柱铰接。
车间内设有一台A4工作制的软钩梁式吊车,屋架下弦距离牛腿顶面1.8m,轨道高度130mm。
混凝土排架柱采用实腹矩形柱;吊车梁可以采用T形或矩形钢筋混凝土吊车梁,也可以采用H形截面钢吊车梁(二选一),抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。
车间屋面采用75mm厚彩色夹芯钢板,屋面檩条为卷边C型钢(C180×70×20×2.5),檩条间距约1.5m;车间四周围护墙采用240mm厚砖墙,内外各抹灰20mm厚,表面刷涂料;纵墙塑钢窗洞高为1.8m、宽为2.4m,共上下两层。
2、车间荷载、材料自重、抗震设防等级①屋面活荷载标准值:0.5kN/m2(不上人屋面,无积灰荷载);②基本风压:0.45kN/m2;③基本雪压:0.40kN/m2;④屋面75mm厚夹芯钢板及檩条自重标准值:0.25kN/m2(按投影面积);⑤钢屋架及屋面支撑自重标准值(估算):0.35kN/m2(按投影面积);⑥钢筋混凝土自重25 kN/m3;砖及抹灰自重20 kN/m3;回填土自重20 kN/m3;⑦抗震设防等级:6度。
3、荷载组合①钢屋架为简化计算,屋面暂不考虑风荷载作用。
首先计算一榀典型简支屋架的内力系数,然后分别计算下述三种荷载标准值作用下的杆件内力:全跨永久荷载、全跨屋面活荷载、半跨屋面活荷载。
最后列表进行下述两种荷载组合:1.2×全跨永久荷载+1.4×(屋面活荷载,雪荷载)max;1.2×全跨永久荷载+1.4×(半跨屋面活荷载,半跨雪荷载)max。
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2010年1月一 、设计资料某厂房跨度30m ,总长90m ,柱距6 m ,采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板,屋架铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面400×400,混凝土强度等级为C30,屋面坡度为10:1=i 。
地区计算温度高于-200C ,无侵蚀性介质,抗震设防烈度为7度,屋架下弦标高为18m ;厂房桥式吊车为2台150/30t (中级工作制),锻锤为2台5t 。
① 永久荷载:三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.4 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.55 KN/m 2一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L 计算:0.45KN/m2悬挂管道: 0.15 KN/m 2② 可变荷载:屋面活荷载标准值: 0.7 kN/m 2雪荷载标准值: 0.35 kN/m2积灰荷载标准值: 1.0 KN/m 2钢材采用Q235-B 。
焊条采E43型,手工焊。
桁架计算跨度:l o =30-2⨯0.15=29.7m跨中及端部高度:桁架中间高度: h=3.490m 在29.7m 处的两端高度: h o =2.005m 在30m 处轴线处端部高度: h o =1.990m 桁架跨中起拱60mm (L/500)。
1. 结构形式与布置桁架形式及几何尺寸如图1所示。
桁架支撑布置如图2所示2、荷载计算由于i=1/10,则:α=5.71°,cosα=0.995。
计算竖向节点荷载时,按水平投影面计算。
节点荷载即为1.5m*6m的荷载。
桁架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(P W=0.12+0.011×跨度)计算,跨度单位为米。
恒载计算:防水层(三毡四油): 0.4/0.995=0.402 kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板: 1.4/0.995=1.407 kN/m2隔气层、找平层: 0.35/0.995=0.3518 kN/m2保温层、找平层: 0.95/0.995=0.9548 kN/m2屋架自重: 0.12+0.011×30=0.45 kN/m2悬挂管道: 0.15/0.995=0.1508 kN/m2以上合计:3.7164kN/m2活载计算:屋面均布活荷载(上人屋面): 0.7 kN/m2积灰荷载: 1.0kN/m2共 1.7 kN/m2设计桁架应考虑以下三种组合:(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)全跨节点荷载设计值:F=(1.35×3.716+1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1)×1.5×6=62.6634 KN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载设计值:对结构不利时:F1,1 =1.35×3.716×1.5×6=45.1494 KN(按永久荷载为主的组合)F1,2 =1.2×3.7164×1.5×6=10.7032KN(按可变荷载为主的组合)对结构有利时:F1,3 =1.0×3.7164×1.5×6=33.4476KN半跨节点可变荷载设计值:F2,1=1.4×(0.7×0.7+0.9×1)×1.5×6=17.514KN(按永久荷载为主的组合) F2,2 =1.4×(0.7+0.9×1)×1.5×6=20.16KN(按可变荷载为主的组合)(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)全跨节点桁架自重设计值:对结构不利时:F3,1 =1.2*0.45*1.5*6=4.86KN对结构有利时:F3,2 =1.0*0.45*1.5*6=4.05KN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:F4 =(1.2*1.4+1.4*.0.5)*1.5*6=21.42Kn(1),(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。
《工业厂房钢结构屋架设计》计算书
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(1)下弦节点“”(如图9示) 设杆的肢背和肢尖的焊缝高度和,则所需的焊缝长度为: 肢背:,取 肢尖:,取 图9下弦节点“” 设杆的肢背和肢尖的焊缝高度和,则所需的焊缝长度为: 肢背:,取 肢尖:,取 杆的内力,焊缝尺寸可按构造确定,取。 根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装配等误差,按比例绘出节点详 图,从而确定节点板尺寸为。 下弦与节点板连接待焊缝长度为。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差,受力较大的肢背处的焊 缝应力为: ,焊缝满足强度要求。
合计 可变荷载: 屋面活荷载 积灰荷载 合计 设计桁架时,应考虑以下三种荷载组合: (1)全跨永久荷载+全跨可变荷载 (2)全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载: 半跨节点可变荷载: (3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点桁架自重: 半跨节点屋面板自重及活荷载: (1)、(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。
需要截面积: 需要的回转半径:, 根据需要的查角钢规格表,选用,,,,按所选角钢进行验算: 图4上弦截面 9 满足要求。 截面在和平面皆属类,由于,只需求。查表得。则 ,满足要求。 (2)下弦杆 整个下弦采用同一截面,按最大内力所在的加杆计算: ,(因跨中有通长系杆) 所需截面积: 图5下弦截面 选用,因,故用不等肢角钢,断肢相并。
屋架钢材采用。235-B,焊条采用E43型,手工焊。
桁架计算跨度:
跨中及端部高度:
桁架的中间高度:
在的两端高度:
在轴线处端部高度:
桁架跨中起拱()。
2)结构形式与布置
桁架形式及几何尺寸如图1所示。
桁架支撑布置如图2所示。
桁架上.弦支撑布置 桁架下弦支撑布置 垂直支撑1-1 垂宜支撑2-2 图2桁架支撑布置 符号说明:SC-上弦支撑;XC一下弦支撵;CC一垂直支撵;GG-刚性系杆:LG-柔性系杆 3)荷载计算 永久荷载: 预应力钢筋混凝土大型屋面板 卷材层 找平层(厚20mm) 60mm厚保温层 桁架和支撑自重 管道荷载
钢结构屋架设计计算书
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1. 设计资料某车间厂房总长度约为108米;跨度为18m..车间设有两台30吨中级工作制吊车..车间无腐蚀性的介质..该车间为单跨双坡封闭式厂房;屋架采用三角形豪式钢屋架..屋面坡度为1:3;屋架间距为6m;屋架下弦标高为9米;其两端铰支于钢筋混凝土柱上;上柱截面尺寸为400mm ×400mm ;混泥土强度等级为C20..屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面;C 型檩条;檩距为1.5~2.1米..结构的重要度系数为γ0=1.0;屋面的恒荷载的标准值为0.5 kN m 2⁄..屋面的活荷载为0.2 kN m 2⁄;雪荷载为0.35 kN m 2⁄;不考虑积灰荷载、风荷载;不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况..屋架采用Q235B;焊条采用E43型..2. 屋架形式及几何尺寸屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点..屋架坡角为α=arctan 13=18°26′;檩距为1.866m..图1 屋架形式和几何尺寸3. 支撑的布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间;并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑;在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆;下弦跨中设置一道通长的柔性细杆..在下弦两端设纵向水平支撑..支撑的布置见图2..图2 支撑的布置图4. 檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上;间距1.866m..因屋架间距为6m;所以在檩条跨中设一道直拉条..在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆..5.荷载标准值=0.5×1.77×6=5.31kN 上弦节点恒荷载标准值P1=0.5×1.866×6×√10=0.35×1.77×6=3.72kN 上弦节点雪荷载标准值P2=0.35×1.866×6×√10由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4图4 上弦节点雪荷载6.内力组合内力组合见表—1屋架杆件内力组合表表—17.截面的选择屋架杆件的选择验算表表-28.节点设计8.1杆件焊缝尺寸的计算屋架杆件的焊缝计算表-3注:表中焊缝的计算长度l w′=l w+2h f ..l w′不小于8h f和40mm其中较小值..8.2 形心距离的确定屋架各杆件的角钢背面的距离Z0’如图表-4;表中Z0’为杆件重心线至角钢背面的距离..屋架各杆件的角钢背面的距离Z0’表-48.3节点的设计8.3.1支座节点图5 支座节点”1”(1)上弦杆的节点连接计算A.支座底板的计算支座反力R =5P =5×11.58KN =57.90KN 设a;b 取12cm;则 a 1=√2×12=16.9cm ,b 1=a 12=8.45cm底板的承压面积 A =24×24−π22−2×4×5×=523cm 2 底板下的应力 q =R A n=57.90×103523×102=1.11N mm 2⁄<βc f c =√240×24052300=8N /mm 2底板的最大弯矩 M =βqa 12 ; 由于b 1a 1⁄=0.5,取β=0.06;则 M =0.06×1.11×1692=1902.16Nmm 支座厚度 t =√6Mf =√6×1902.16204.25=7.47mm ,取12mmB. 加劲肋计算加劲肋厚度取与节点相同..加劲肋与节点板的连接焊缝的计算:假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一;即 14×57.90=14.48kN 焊缝受剪力V =14.48kN ;弯矩M =14.48×2404=868.80kNmm ; 设焊缝h f =5mm ;焊缝计算长度: l w =216−20×2−2h f =216−40−10=166mm 由焊缝的应力公式得√(V2×0.7×h f ×l w )2+(6M2×0.7×βf h f ×l w2)2=√(14.48×1032×0.7×5×166)2+(6×868.80×1032×0.7×1.22×5×1662)2=25.41N mm 2⁄<f f w =160N mm 2⁄C. 支座底板的连接焊缝假定焊缝传递全部支座反力R =57.90kN ,设焊缝h f =5mm ;支座底板的连接焊缝的长度为:∑L w=2×(240−2h f)+4×(120−5−10−2h f)=2×(240−2×8)+4×(120−5−10−2×8) =804mm由公式得;τf=R0.7βf h f∑Lw =57.90×1030.7×1.22×8×804=10.54mm<f f w=0.95×160=152N mm2⁄;满足要求..D.上弦杆与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接;假定槽焊缝只承受屋面的集中荷载P=11.58kN.节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接;承担上弦的内力差N..节点1的槽焊缝h f1=0.5t1=5mm;其中t1为节点板的厚度L w=650−2h f=650−2×5=640mm由公式σf=P2×0.7h f1l w =11.58×1032×0.7×5×640=2.58N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄;可见塞焊缝一般不控制;仅需验算肢尖焊缝..角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸h f2=5mm;计算长度L w=650−2h f=640mm上弦杆的内力差N=-164.78KN;偏心距M=Ne, e=65mm;则由公式得;σf=6M2×0.7×h f2×l w2=6×164.78×103×652×0.7×5×6402=22.41N mm2⁄τf=N2×0.7×h f2×l w =164.78×1032×0.7×5×640=36.48N mm2⁄他√(σfβf )2+τf2=√(22.411.22)2+36.48=41.12N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄可见;肢尖焊缝满足要求..(2)上弦弦间节点板的计算为便于上弦节点搁置屋面板;节点板的上边缘缩进肢背10mm;采用塞焊缝;按 2条角焊缝计算..计算时可略去屋架上弦坡度的影响;而假定集中荷载与上弦垂直..对于上弦节点”5”图6 上弦节点”5”A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接;假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P=11.58kN..节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接;承担上弦的内力差N..节点1的槽焊缝h f1=0.5t1=4mm;其中t1为节点板的厚度..L w=225−2h f=225−2×4=217mm由公式σf=P2×0.7h f1l w =11.58×1032×0.7×4×217=9.1N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄可见塞焊缝一般不控制..B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝角焊缝的焊角尺寸h f2=5mm;计算长度L w=225−2h f=217mm上弦杆的内力差N=-18.29KN;偏心距M=Ne, e=65mm;则由公式得;σf=6M2×0.7×h f2×l w2=6×18.29×103×652×0.7×5×2172=21.64N mm2⁄τf=N2×0.7×h f2×l w =18.29×1032×0.7×5×217=12.04N mm2⁄√(σfβf )2+τf2=√(21.641.22)2+12.042=21.44N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄可见;肢尖焊缝满足要求..对于其他2;3;4;5上弦节点;由于节点板的尺寸长均不小于"5"号节点;而其所受的节点集中力和弦杆轴向内力差都相等;故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可..(3)下弦节点”10”图7 下弦节点”10”A.下弦杆与节点板的连接焊缝下弦与节点板连接的焊缝长度为300mm;h f=5mm; 内力差N=-17.37KN 受力较大的肢背处焊缝应力为τf=0.7×17.37×1032×0.7×5×(300−10)=5.98N mm2⁄<f f w=160N mm2⁄故按构造满焊即可..由于下弦节点7;8;9的节点板尺寸长均不小于"10"号节点板;故其所受的弦杆轴向力内力差都相等; 故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可..(4)上弦节点”6”图8 上弦节点”6”A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接;假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P=11.58kN..节点1的塞焊缝h f1=0.5t1= 4mm;其中t1为节点板的厚度..L w=148−2h f=148−2×4=140mm由公式σf=P2×0.7h f1l w =11.58×1032×0.7×4×140=14.77N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄;可见塞焊缝一般不控制..B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝肢尖角焊缝的焊角尺寸h f2=5mm; 计算长度L w=148−2h f=140mm上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆内力的15%计算..内力差N=91.60×15%=13.74KN;偏心距M=Ne, e=65mm; 则由公式得:σf=6M2×0.7×h f2×l w2=6×13.74×103×652×0.7×5×1402=51.99N mm2⁄τf=N2×0.7×h f2×l w =13.74×1032×0.7×5×140=18.66N mm2⁄√(σfβf )2+τf2=√(51.991.22)2+18.662=46.52N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄可见;肢尖焊缝满足要求..C.上弦拼接杆的计算上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为l w′=N4×0.7×h f×f f w +2h f=91.60×1034×0.7×5×160×0.95+2×5=53.04mm取60mm.则角钢长度为L=60×2+10+10=140mm..考虑到拼接节点的刚度;拼接角钢的长度取为600mm..为了使拼接角钢的和弦杆之间能紧贴便于施焊;需将拼接角钢的棱角铲去; 把竖向肢切去=t+h f+5=8+5+5=18mm;t为拼接角钢的厚度.拼接角钢的截面削弱;由节点板来补偿..(5)下弦节点”11”图9下弦节点”11”A.下弦杆拼接焊缝计算拼接角钢与下弦杆用相同的规格;选用L80×7;下弦杆与拼接角钢之间的角焊缝的焊角尺寸采用h f=5mm..根据公式得下弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为;l w′=N4×0.7×h f×f f w+2h f=Af4×0.7×h f×f f w+2h f=104.22×1034×0.7×5×160×0.95+2×5=58.97mm取145mm;拼接角钢的长度为2l w′+10=300mm..为使拼接角钢与弦杆之间密合;并便于是施焊;需将拼接角钢的尖角切除;且截取垂直肢的一部分宽度=t+h f+5=8+5+5=18mm.拼接角钢的这部削弱;可靠节点板来补偿..B.下弦杆与节点板的连接焊缝按杆件内力的15%计算;设肢背处的焊角尺寸为h f=5mm;则需要的焊缝长度为:l w′=0.7N4×0.7×h f×f f w +2h f=0.7×104.22×0.15×1034×0.7×5×0.95×160+2×5=15.14mm,取满焊即可。
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钢结构屋架计算书一、工程概况本工程为_____钢结构屋架,屋架跨度为_____m,柱距为_____m,屋面坡度为_____。
屋架采用_____钢材,其强度等级为_____。
屋面恒载标准值为_____kN/m²,活载标准值为_____kN/m²,雪载标准值为_____kN/m²,风载标准值为_____kN/m²。
二、设计依据1、《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)2、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)3、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)(2016 年版)三、屋架形式及几何尺寸屋架形式为_____,上弦杆节间长度为_____m,下弦杆节间长度为_____m。
屋架的几何尺寸如下图所示:(此处插入屋架几何尺寸图)四、荷载计算1、恒载屋面自重:_____kN/m²屋架自重:_____kN/m²2、活载屋面活载:_____kN/m²3、雪载雪载标准值:_____kN/m²4、风载风载标准值:_____kN/m²五、内力计算1、计算简图屋架的计算简图如下图所示:(此处插入计算简图)2、内力计算采用结构力学方法,计算屋架在各种荷载作用下的内力。
内力计算结果如下表所示:|杆件编号|轴力(kN)|弯矩(kN·m)|剪力(kN)|||||||上弦杆 1|_____|_____|_____||上弦杆 2|_____|_____|_____|||||||下弦杆 1|_____|_____|_____||下弦杆 2|_____|_____|_____||||||六、杆件设计1、上弦杆截面选择:根据内力计算结果,选择上弦杆的截面尺寸为_____×_____×_____mm。
强度验算:正应力:σ = N/A +Mx/Wnx ≤ f其中,N 为轴力,A 为截面面积,Mx 为弯矩,Wnx 为截面抗弯模量,f为钢材的强度设计值。
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一、设计资料天津某车间,屋架跨度为18m,房屋总厂为60m,屋架间距6m,屋面坡度i=1/10,屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m2),80mm厚泡沫混凝土(0.3KN/m2),20mm厚水泥砂浆(0.3KN/m2),二毡三油铺绿石砂(0.3KN /m2),屋面活荷载0.7KN/m2,雪荷载0.5KN/m2,积灰荷载0.5KN/m2,屋架端高1990mm,两端较之于钢筋混凝土柱上,柱混凝土强度C20。
二、屋架形式和几何尺寸屋架计算跨度l0=l-300=1800-300=17700mm屋架端部高度取h0=1990mm屋架跨中高度h=h0+i×l0/2=1990+0.1×17700/2=2875mm屋架高跨比l0/h=2.875/17.7=1/6.16为使屋架上弦节点受荷,腹杆采用人字式,上弦节点用平间距取1.5m。
三、屋盖支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况,设置三道上下弦横向水平支撑。
由于房间端部为山墙,第一柱间间距小于6m,因此该厂房两端的横向水平支撑设在第二间柱。
设置两道下弦纵向水平支撑。
在第一柱间的上弦设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定,下弦设置刚性系杆以传递山墙的风荷载。
在设置水平支撑的柱间,在屋架跨中及两端,两屋架间共设置三道竖向支撑。
屋脊节点及屋架支座处延厂房通长设置刚性系杆,屋架下弦设置一道柔性系杆。
屋架支撑的布置如下图:四、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现,从资料可知屋面活荷载大雨雪荷载取屋面活荷载计算。
屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(P10=0.12+0.011×跨度)计算,跨度单位为米。
荷载:永久荷载:防水层(二毡三油铺绿石砂)0.3×1.2=0.36KN/m2找平层(20厚水泥砂浆)0.3×1.2=0.36KN/m2保温层(80厚泡沫混凝土)0.5×1.2=0.6KN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板(包括灌缝) 1.4×1.2=1.68KN/m2屋架及支撑自重(0.12+0.011×18)×1.2=0.38KN/m2恒载总和∑=3.38KN/m2可变荷载:屋面荷载0.7×1.4=0.98KN/m2积灰荷载0.5×1.4=0.7KN/m2活荷载总和∑=1.68KN/m2计算荷载时应考虑以下三种荷载组合:1、全跨永久荷载+全跨可变荷载P 恒=3.38×1.5×6=30.42KN P 活=1.68×1.5×6=15.12KN2、全跨永久荷载+半跨可变荷载P 恒=3.38×1.5×6=30.42KN P 活=1.68×1.5×6=15.12KN3、 全跨屋架包括自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活载P 恒'=0.38×1.5×6=3.42KN P 活'=(1.68+0.98)×1.5×6=23.94KN1、2为使用阶段和在情况,3为施工阶段荷载情况,经过计算,第二种荷载组合所产生的杆件内力,对本题的杆件不起控制作用,所以不列入以下计算中。
100米H钢屋架计算书
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所需螺栓数: ,取16个(每侧8个)。
FG3与上弦连接:N=204KN,用10.9级高强度螺栓M20,
所需螺栓数: ,取16个(每侧8个)。
上弦SX1,用10.9级高强度螺栓M20,
SX1翼缘所能承受轴力:
SX1腹板所能承受轴力:
因为 ,故不需折减。
图20.5杆件中心尺寸及内力图
图20.6杆件编号及示意图
5.截面选择及验算
表20.1桁架杆件规格表
截面编号
截面形式
尺寸
SX1
H600X340X12X16
SX2
H600X340X12X20
XX1
H600X200X12X14
XX2
H600X200X12X16
FG1
H600X200X12X14
FG2
H400X150X8X13剖分的蜂窝梁
图20.3屋面活荷载示意图
3)屋面风荷载标准值
风荷载体形系数:
风压高度系数: B类地区, 。
重要性系数1.1,
(风吸力)
单个节点:
图20.4屋面风荷载示意图
4.桁架内力计算
桁架内力采用有限元程序SAP2000程序计算,计算结果见下图(由于版面有限,只列钢结构设计规范》GB50017-2003的8.5.3条,一般起拱值为恒荷载标准值加1/2活荷载标准值所产生的挠度值,本工程结构起拱250mm。
合计:0.8kN/m2
(计算中钢屋架自重由计算机程序自动计算,但需注意输入节点系数,本算例采用节点系数按1.35考虑,其他工程中可根据具体情况酌情折减)
2)可变荷载标准值
①屋面活荷载:0.5kN/m2(水平投影);
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一:设计资料1、青岛地区某金属加工厂厂房总长度90m,跨度为18m。
,柱距6m,采用梯形角钢屋架,钢材Q235B,焊条E43型。
无檩无天窗屋盖体系,1.5×6.0m预应力混凝土屋面板,屋架铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面400x400,柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度i=1/10。
屋架下弦标高为18m;厂房内设A5级150/30t桥式吊车2台.几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用下杆件的内力)如附图所示。
2. 屋架荷载标准值(水平投影面计)①屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重,以KN/m2为单位;②可变荷载:查《建筑结构荷载规范GB50009—2012》,青岛市雪压标准值为0。
2 KN/m2,因不考虑积灰荷载和屋面不上人,故屋面活荷载取0。
5 KN/m2。
因为活荷载与雪荷载取较大值,故取可变荷载值为0.5 KN/m2。
③屋面各构造层的荷载标准值:三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0。
4KN/m2水泥砂浆找平层0.4KN/m2保温层:0.4KN/m2一毡二油隔气层0。
05KN/m2水泥砂浆找平层0。
3KN/m2预应力混凝土屋面板1。
45KN/m2左侧为屋架杆件几何尺寸右侧为屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值二:结构布置图屋架施工详图,支撑布置图见A3图纸.三:荷载于内力计算1.荷载计算活荷载与雪荷载不同时出现,故取两者较大值.永久荷载标准值:三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0.4KN/m2水泥砂浆找平层0。
4KN/m2保温层0.4KN/m2一毡二油隔气层0。
05KN/m2水泥砂浆找平层0。
3KN/m2预应力混凝土屋面板1。
45KN/m2钢屋架和支撑自重0。
12+0.011*18=0.32 KN/m2总计:3.32 KN/m2可变荷载标准值:屋面活荷载0.5 KN/m2总计:0。
5 KN/m2永久荷载设计值1。
2*3。
32=3.98 KN/m2可变荷载设计值1。
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钢屋架设计计算书一、钢材和焊条选用根据建造地区的计算温度、荷载性质和连接方法,屋架刚材采用Q235B.F,焊条采用E43 型,手工焊。
屋架的高跨比H/l=3200/24000=1/7.5在经济范围内(1/6-1/10),为了使屋架节点受荷,上弦节间水平尺寸为1.5m。
屋架跨中起拱50 mm(=l0/500),几何尺寸如图1 所示。
二、屋盖支撑设计因屋面采用预应力砼大型屋面板,屋面坡度i=1/10,故采用梯形屋架。
屋架的计算跨度l0=l-2c=24000-2*150=23700mm。
屋架端部高度H0=2000mm 。
屋架中部高度H= H0+(l/2)i=2000+0.1*24000/2=3200mm。
根据车间长度、跨度及荷载情况,在车间两端 5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑,在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑,中间各个屋架用系杆联系,在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆,其中:上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆(图2),安装螺栓采用 C 级,螺杆直径:d=20mm,螺孔直径:d0=21.5mm。
三、钢屋架内力计算●荷载计算三毡四油防水层0.4kN/M2找平层0.4kN/M2保温层0.4kN/M2一毡二油隔气层0.05kN/M2找平层0.2kN/M2预应力混凝土大型屋面板1.4kN/M2屋架及支撑自重0.384 kN/M2管道悬挂0.15kN/M2恒载总和:3.384屋面活荷载标准值1.4kN/M2积灰荷载0.7kN/M2雪荷载0.35kN/M2●荷载组合节点荷载:F1=62.082四、杆件截面设计五、屋架节点设计。
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x 0 ,得 0.995 N y 0 ,得 0.101N
AB
0.823 NAb 0 0.567 NAb 2.502 0
AB
由以上两式求得 NAb 3.856, NAB 3.191
结点 B
x 0 ,得 0.995 N y 0 ,得 F N
BA
0.995 NBG 0
Bb
0.101NBA 0.101NBG 0
由以上两式求得 NBb 1.009,NBG 3.192
结点 b
x 0 ,得 0.755 N y 0 ,得 N
bB
bg
Nbc 0.823 NbA Nba 0
0.567 NbA 0.655 Nbg 0
HC
y 0 , F 0.101N
0.101NHD 0.731NHc 0.731NHd 0
由以上两式求得 NHD 3.052,NHd 0.936
结点 D
x 0 , 0.995 N y 0,N
Dd
DH
0.995 NDJ 0
0
由以上两式求得 NDd 0,NHd 3.052
由以上两式求得 NbG 1.772,Nbc 4.497
结点 G
x 0 , 0.995 N
GB
0.755 NGb 0.995 NGC 0.755 NGc 0
GB
y 0 , F 0.101N
0.6554 NGb 0.6554 NGc 0.101NGC 0
JD
0.755 NJd 0.955 NJE 0.775 NJe 0
JD
0.101NJE 0.6554 NJe 0.6554 NJd 0
36m跨梯形钢屋架课程设计计算书
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36m 屋架1,结构形式及几何尺寸 结构形式及几何尺寸如图2,荷载计算 4.2.1恒荷载:二毡三油加小石子防水层 20.35/kN mm 60mm 厚泡沫混凝土保温层 20.36/kN mm 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 20.40/kN mm 预应力混凝土大型屋面板(包括灌缝) 21.50/kN mm 悬挂管道等 20.05/kN mm 屋架和支撑自重 20.46/kN mm――――――――――――――――――共23.12/kN mm2.2可变荷载:屋面活荷载 20.5/kN mm雪荷载:2200.35/0.5/S kN mm kN mm =<。
由于雪荷载与屋面活荷载不同时组合,故 仅考虑活荷载作用。
风荷载:基本风压200.30/W kN mm =。
以由于屋面永久荷载较大,负风压设计值均小于永久荷载标准值,永久荷载与风荷载组合作用下不致使杆件内力变号,故不考虑风荷载的影响。
――――――――――――――――――― 共20.5/kN mm2.3上弦节点荷载 节点荷载3.62 1.5632.58P kN =⨯⨯= 支座反力 1M kN m =2.4钢接屋架固端弯矩及水平力的组合 3内力计算3.1由屋架单位荷载P=1kN 产生的内力; 见表4-1。
3.2由固端弯矩1M kN m =产生的内力; 见表4-1。
3.3屋架内力组合;屋架内力组合见表4-2; 表 1名称 杆件号 竖向荷载(t )1M t m =(逆时针) 1M t m =(顺时针) 附注 P=1t 左 右 左 右B-C -0.69 +0.457 0 0+0.457C-D3.4截面选择截面选择可根据表4-2所得到的各杆内力值,查表“轴心受力构件承载能力表”进行选用,其结果如表4-3。
根据屋架端斜杆的内力,查表得到节点板厚度t=14mm,但其支座节点板应采用16mm。
表 3再 分 杆J-4 +2.281561952505L ⨯+16.3 250 F-3 190 238 +16.3 250 N-6 +2.12173216 +16.3 250 J-5 210 262 +16.3 250 G-3 -3.2688 110 -13.8 150 C-1 112140 -12.55 150E-2 112140 -12.55 150 K-5 136 170 -11.03 150 M-6 136 170 -11.03 150 I-4160200-9.071503.5节点连接计算。
钢屋架设计计算书
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钢屋架设计计算书一、设计资料北京地区某单层跨工业厂房机加工车间,跨度24m,长度72m,柱距6m。
钢筋混凝土柱(混凝土等级为C30,上柱截面400×400);钢屋架:1.5×6.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板,钢屋架铰支于柱上;屋面坡度i=1/10车间内设有两台中级工作制吊车。
钢屋架选用Q235B钢,焊条为E43型。
荷载(标准值):三毡四油防水层:0.4kN/m220mm水泥砂浆(20kN/m3):0.40kN/m2保温层:0.4kN/m21.5×6m大型屋面板: 1.4kN/m2屋架和支撑重:q=0.12+0.011L= 0.384kN/m2悬挂管道:0.1kN/m2屋面活荷载标准值:0.50kN/m2雪荷载标值:0.40kN/m2屋面积灰荷载:0.30kN/m2二、屋架型式、尺寸、材料选择和支撑布置由于采用大型屋面板和油毡防水屋面,故选用平坡梯形钢屋架,未考虑起拱时的上弦坡度i =1/10。
屋架坡度l =24m ,每端支座中线缩进0.15m ,计算跨度l 0=l -2×0.15m=23.7m ;端部高度取H 0=2m ,中部高度H =3.2m (≈l 0/7.4);起拱按f =l 0/500,取50mm ,起拱后的上弦坡度为1/9.6。
配合大型屋面板尺寸(1.5×6m ),采用屋架间距B =6m ,上弦节间尺寸1.5m 。
选用屋架的杆件布置和几何尺寸如图-1。
1990135022902590289031902608285931193370253528593129339615091508150Aac egIB CD FG H I 15008=12000×150815081508150815081508起拱50图-1 屋架尺寸根据屋架荷载和地区计算温度情况,钢材采用Q235B ,要求保证抗拉强度f u 、伸长率δ、屈服强度f y 、冷弯试验4项机械性能S 、P 、C 三项化学成分的含量合格。
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1.设计资料哈尔滨市食品加工厂单层工业厂房跨度l=27m ,长度50m 。
冬季计算温度-27.1℃.房屋内无吊车。
不需地震设防。
采用1.5m ×5m 预应力混凝土大型屋面板,10cm 后泡沫混凝土保温层和卷材屋面。
雪荷载为0.452/m kN ,屋面积灰荷载为0.752/m kN 。
屋架支撑与钢筋混凝土柱上,柱截面为400mm ×400mm ,混凝土强度等级为C20.钢材选用Q235-B 。
焊条选用E-43型,手工焊。
2.屋架形式与几何尺寸屋面材料为大型屋面板,故采用无檩体系平坡梯形屋架。
屋面坡度i=1/10.屋架计算跨度mm l l 267003000=-=。
端部高度取mm H 20000=,中部高度mm H 3335=约为(l/8.0)。
屋架几何尺寸如图2-1的左半部分所示。
图2-1 屋架形式、几何尺寸及内力系数3.支撑布置图3-1 屋架及支撑布置由于房屋长度只有50m ,跨度为27m<30m ,故仅在房屋两端部设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。
其他屋架则在垂直支撑处分别与上、下弦设置三道系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余三道为柔性系杆。
4.屋架节点荷载(一)荷载计算与组合 (1)荷载标准值屋面坡度较小,故对所有荷载均按水平投影面计算(风荷载为吸力,且本例为重屋架,故不考虑):预应力混凝土大型屋面板和灌缝 2/40.1m kN冷底子油热沥青各一道 2/05.0m kN100mm 厚泡沫混凝土保温层 2/60.0m kN20mm 厚水泥砂浆找平层 2/40.0m kN 两毡三油上铺小石子 2/35.0m kN屋架和支撑自重 22/42.0/)27011.012.0(011.072.0m kN m kN l =⨯+=+永久荷载总和 2/22.3m kN屋面活荷载(大于雪荷载) 2/50.0m kN 屋面积灰荷载 2/75.0m kN荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。
对跨中部分斜腹杆因半跨荷载可能产生内力变号,采取将跨度中央每侧各四根斜腹杆(见图2-1中)均可按压杆控制长细比,故不再考虑半跨荷载作用的组合影响。
可变荷载效应控制组合计算:永久荷载分项系数2.1=G γ,屋面活荷载分项系数4.11=Q γ,0.11=ϕ,屋面积灰荷载分项系数4.12=Q γ,9.02=ϕ,则节点荷载设计值为kN kN F 32.4155.175.09.04.15.04.122.32.1=⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=)( 永久荷载效应控制的组合计算:永久荷载分项系数35.1=G γ,屋面活荷载分项系数4.11=Q γ,7.01=ϕ,屋面积灰荷载分项系数4.12=Q γ,9.02=ϕ,则节点荷载设计值为kN kN F 37.4355.175.09.04.15.07.04.122.335.1=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯=)( 故应取节点荷载设计值kN F 37.43=。
(2)荷载组合设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合: ①全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载:kN P 37.4355.175.09.04.15.07.04.122.335.1=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯=)( ②全跨永久荷载+半跨可变荷载有可变荷载作用屋架上弦节点处荷载:kN P98.2855.12.122.31=⨯⨯⨯= 无可变荷载作用屋架上弦节点处荷载:kN P 13.1355.14.125.12=⨯⨯⨯= ③全跨物价与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载:kN P 78.355.138.02.13=⨯⨯⨯= 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载:取屋面可能出现的活载 kN P 85.1755.1)4.15.02.14.1(4=⨯⨯⨯+⨯= 以上①②为使用阶段荷载组合,③为施工阶段荷载组合。
(二)内力计算经P=1作用于全跨、左半跨和有半跨,屋架杆件内力系数,然后求出以上三种荷载组合下的杆件内力,列于表1,选取最大的杆件内力进行杆件设计。
5.屋架杆件内力经计算,在全跨荷载作用下的屋架杆件内力系数如图2-1右半部所示,内力设计值则如图1左上角的屋架简图右半部所示。
6.杆件截面选择按腹杆最大内力kN N 7.433111-=-,查表1-5选中间节点板厚度为10mm ,支座节点板厚度为12mm 。
(1)上弦杆整个上弦杆采用等截面,按最大内力kN N 78.8021918-=-计算。
cm l x 8.1500=,cm l y 6.3010=(取两块屋面板宽度)。
假设50=λ,查附表D 附表D-2b 类截面轴心受压构件稳定系数856.0=ϕ。
222362.4310215856.01078.802cm cm f N A req=⨯⨯⨯==ϕ cm cm l i xxreq 02.3508.1500===λ,cm cm l i y yreq 03.6506.3010===λ。
查型钢表,选2┖140×90×12短肢向并(见图6-1),A=2×26.402cm =52.802cm ,cm i x 54.2=,cm i y 81.6=。
截面验算150][4.5954.28.1500=<===λλx x x i l (满足) 150][3.4481.66.3010=<===λλyy y i l (满足) 双角钢T 形截面绕对称轴(y 轴)应按弯扭屈曲计算换算长细比yz λ1.1256.067.112.114101=<==b l t b y 故x y yz λλλ<==3.44,故由4.59max ==x λλ,查附录D 附表D-2b 类截面轴心受压构件稳定系数表,得805.0=ϕ。
22223/215/9.188/1080.52805.01078.802mm N f mm N mm N A N =<=⨯⨯⨯=ϕ (2)下弦杆整个下弦杆采用等截面。
按最大内力kN N 25.806101=-计算。
cm l cm l y x 0.1335,30000==。
222350.3737502151025.806cm mm mm f N A nreq==⨯==由型钢表选2┖125×80×10,2242.3971.192cm cm A A n =⨯==(设连接支撑的螺栓孔位于节点板的距离a≥100mm ),cm i cm i y x 11.6,26.2==。
22223/215/5.204/1042.391025.806mm N f mm N mm N A N n =<=⨯⨯==σ(满足) 350][7.13226.20.3000=<===λλx x x i l (满足) 350][5.21811.60.13350=<===λλyy y i l (满足) (3)腹杆①1-12杆cm l l kN N y x 6.252,70.433-0012-1===选用2┖125×80×8,长肢相并。
查型钢表cm i cm cm A x 01.4,98.3199.15222==⨯=,。
cm i y 27.3=截面验算350][0.6301.46.2520=<===λλx x x i l (满足) 350][3.7727.36.2520=<===λλyy y i l (满足) 因为16.1586.25248.048.0108.08202=⨯=<==b l t b y故由式(1-14)得90.85)8.06.252809.11(3.77)09.11(22422042=⨯⨯+⨯=+=t L b y yz λλx yz λλ>,故由yz λ查附录D 附表D-2b 类截面轴心受压构件稳定系数,得649.0=x ϕ。
22223/215/0.209/1098.31649.01070.433mm N f mm N mm N A N =<=⨯⨯⨯=ϕ ②12-2杆。
cm cm l l kN N x 7.2089.2608.08.0,79.3440212=⨯==+=-,cm l l y 9.2600==,选用 2┖70×6。
查型钢表,cm i cm i cm cm A y x 26.3,15.2,32.1616.8222===⨯=22223/215/3.211/1032.161079.344mm N f mm N mm N A N n =<=⨯⨯==σ(满足) 350][0.9715.27.2080=<===λλx x x i l (满足) 350][0.8026.39.2600=<===λλyy y i l (满足) ③2-14杆。
cm l cm l kN N y x 0.2868.228,60.280-0014-2===, 选用2┖90×6。
查型钢表cm i cm cm A x 79.2,28.2164.10222==⨯=,。
cm i y 05.4=截面验算150][0.8279.28.2280=<===λλx x x i l (满足) 150][6.7005.40.2860=<===λλyy y i l (满足) 因为65.2760.28658.058.0156.090=⨯=<==b l t b y故由式(1-11)得 63.70)6.00.2869475.01(6.70)475.01(22220=⨯⨯+⨯=+=t l b y y yz λλ x yz λλ<,故由x λ查附录D 附表D-2b 类截面轴心受压构件稳定系数,得668.0=x ϕ。
22223/215/4.197/1028.21668.01060.280mm N f mm N mm N A N =<=⨯⨯⨯=ϕcm cm l l kN N x 8.2280.2868.08.0,94.19903-14=⨯==+=,cm l l y 0.2860==,选用 2┖50×5。
查型钢表,cm i cm i cm cm A y x 45.2,53.1,60.980.4222===⨯=22223/215/3.208/1060.91094.199mm N f mm N mm N A N n =<=⨯⨯==σ(满足) 350][5.14953.18.2280=<===λλx x x i l (满足) 350][7.11645.20.2860=<===λλyy y i l (满足) ⑤3-16杆。
cm l cm l kN N y x 9.3115.249,86.144-0016-3===,选用2┖70×6。